java23种设计模式-命令模式

命令模式（Command Pattern）学习笔记

1. 模式定义

行为型设计模式，将请求封装为对象，使请求的发送者与接收者解耦。支持请求的排队、记录、撤销/重做等操作。

2. 适用场景

✅ 需要将操作参数化
✅ 需要支持事务操作（撤销/重做）
✅ 需要实现任务队列/线程池
✅ 需要记录操作历史
✅ 需要支持宏命令（命令组合）

3. 模式结构

4. 核心角色

角色	说明
Command	命令接口，声明执行操作的抽象方法
ConcreteCommand	具体命令，绑定接收者与动作，实现execute()方法
Receiver	接收者，实际执行操作的对象
Invoker	调用者，触发命令执行
Client	创建具体命令并设置接收者

5. 代码示例

5.1 智能家居控制示例

// 接收者 - 灯光设备
class Light {public void on() {System.out.println("打开灯光");}public void off() {System.out.println("关闭灯光");}
}// 命令接口
interface Command {void execute();void undo();
}// 具体命令
class LightOnCommand implements Command {private Light light;public LightOnCommand(Light light) {this.light = light;}public void execute() {light.on();}public void undo() {light.off();}
}class LightOffCommand implements Command {private Light light;public LightOffCommand(Light light) {this.light = light;}public void execute() {light.off();}public void undo() {light.on();}
}// 调用者 - 遥控器
class RemoteControl {private Command command;private Command lastCommand;public void setCommand(Command command) {this.command = command;}public void pressButton() {command.execute();lastCommand = command;}public void pressUndo() {if (lastCommand != null) {lastCommand.undo();lastCommand = null;}}
}// 客户端
public class Client {public static void main(String[] args) {Light livingRoomLight = new Light();Command lightOn = new LightOnCommand(livingRoomLight);Command lightOff = new LightOffCommand(livingRoomLight);RemoteControl remote = new RemoteControl();remote.setCommand(lightOn);remote.pressButton();  // 打开灯光remote.setCommand(lightOff);remote.pressButton();  // 关闭灯光remote.pressUndo();    // 撤销操作（重新打开灯光）}
}

6. 模式变种

宏命令（组合命令）：

class MacroCommand implements Command {private List<Command> commands = new ArrayList<>();public void add(Command cmd) {commands.add(cmd);}public void execute() {for (Command cmd : commands) {cmd.execute();}}public void undo() {for (int i = commands.size()-1; i >= 0; i--) {commands.get(i).undo();}}
}

事务性命令：

class TransactionManager {private Stack<Command> history = new Stack<>();public void execute(Command cmd) {cmd.execute();history.push(cmd);}public void rollback() {while (!history.isEmpty()) {history.pop().undo();}}
}

7. 优缺点分析

✔️ 优点：

解耦请求发送者与接收者
支持撤销/重做操作
容易扩展新命令
支持命令的组合（宏命令）
支持请求排队与日志记录

❌ 缺点：

增加系统复杂度（每个操作都需要命令类）
可能产生大量具体命令类
需要管理命令的生命周期

8. 相关模式对比

模式	目的	关键区别
策略模式	封装算法族	关注算法选择，通常不可逆
观察者模式	状态变化通知	事件驱动，被动通知
备忘录模式	状态保存与恢复	关注对象状态保存
责任链模式	请求传递处理	多个对象处理请求

9. 实际应用案例

Java的Runnable接口（命令模式+线程池）
Swing的Action接口
数据库事务管理
操作系统的任务调度
游戏开发中的输入处理
文本编辑器的撤销/重做功能
Spring的JdbcTemplate（命令模式+模板方法）

10. 最佳实践建议

使用命令接口：保持命令的通用性
实现撤销机制：存储必要的状态信息
结合组合模式：实现宏命令功能
使用对象池：管理频繁创建的命令对象
添加日志功能：记录命令执行历史
支持异步执行：结合线程池实现
使用空对象模式：处理无操作命令（NullCommand）

11. 扩展应用（结合线程池）

// 命令接口（扩展支持异步）
interface AsyncCommand extends Command {Future<?> executeAsync(ExecutorService executor);
}// 具体命令实现
class FileBackupCommand implements AsyncCommand {private String filePath;public FileBackupCommand(String path) {this.filePath = path;}public void execute() {// 同步执行backup();}public Future<?> executeAsync(ExecutorService executor) {return executor.submit(this::backup);}private void backup() {System.out.println("备份文件: " + filePath);// 具体备份逻辑...}public void undo() {System.out.println("恢复备份: " + filePath);// 恢复逻辑...}
}// 使用示例
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
AsyncCommand cmd = new FileBackupCommand("data.db");
Future<?> task = cmd.executeAsync(pool);